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JDK1.8 ConcurrentHashMap 源码分析

JDK1.8 ConcurrentHashMap 源码分析

jdk1.8 容器初始化

源码分析

  • 在jdk8的ConcurrentHashMap中一共有5个构造方法,这四个构造方法中都没有对内部的数组做初始化, 只是对一些变量的初始值做了处理
  • jdk8的ConcurrentHashMap的数组初始化​

    ​是在第一次添加元素时完成的​

构造器一
// 没有维护任何变量的操作,如果调用该方法,数组长度默认是16
public ConcurrentHashMap() {
}      
构造器二
  • 注意,调用这个方法,得到的初始容量和我们之前讲的HashMap以及jdk7的ConcurrentHashMap不同,即使你传递的是一个2的幂次方数,该方法计算出来的初始容量依然是比这个值还大的2的幂次方数
// 传递进来一个初始容量,ConcurrentHashMap会基于这个值计算出一个比这个值大的2的幂次方数作为初始容量
// 例如传参进来的initialCapacity是32,那么初始容量会是64
public ConcurrentHashMap(int initialCapacity) {
    if (initialCapacity < 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    int cap = ((initialCapacity >= (MAXIMUM_CAPACITY >>> 1)) ?
               MAXIMUM_CAPACITY :
                             // 注意看这个地方:initialCapacity + (initialCapacity >>> 1) + 1)
               tableSizeFor(initialCapacity + (initialCapacity >>> 1) + 1));
        // sizeCtl:这个是重点,后面会讲到
    this.sizeCtl = cap;
}

private static final int tableSizeFor(int c) {
        int n = c - 1;
        n |= n >>> 1;
        n |= n >>> 2;
        n |= n >>> 4;
        n |= n >>> 8;
        n |= n >>> 16;
        return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
    }      
构造器三
public ConcurrentHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
    this(initialCapacity, loadFactor, 1);
}      
构造器四
//计算一个大于或者等于给定的容量值,该值是2的幂次方数作为初始容量
public ConcurrentHashMap(int initialCapacity,
                         float loadFactor, int concurrencyLevel) {
    if (!(loadFactor > 0.0f) || initialCapacity < 0 || concurrencyLevel <= 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    if (initialCapacity < concurrencyLevel)   // Use at least as many bins
        initialCapacity = concurrencyLevel;   // as estimated threads
    long size = (long)(1.0 + (long)initialCapacity / loadFactor);
    int cap = (size >= (long)MAXIMUM_CAPACITY) ?
        MAXIMUM_CAPACITY : tableSizeFor((int)size);
        // sizeCtl:这个是重点,后面会讲到
    this.sizeCtl = cap;
}      
构造器五
//基于一个Map集合,构建一个ConcurrentHashMap
//初始容量为16
public ConcurrentHashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
        // sizeCtl:这个是重点,后面会讲到
    this.sizeCtl = DEFAULT_CAPACITY;
    putAll(m);
}      

**​sizeCtl​ 含义解释

注意:以上这些构造方法中,都涉及到一个变量​

​sizeCtl​

​,这个变量是一个非常重要的变量,而且具有非常丰富的含义,它的值不同,对应的含义也不一样,这里我们先对这个变量不同的值的含义做一下说明,后续源码分析过程中,进一步解释
  • ​sizeCtl 等于 0​

    ​,代表数组未初始化, 且数组的初始容量为16
  • ​sizeCtl为 正数​

    ​​,如果数组未初始化,那么其记录的是数组的初始容量;如果数组已经初始化,那么其记录的是数组的扩容阈值 (​

    ​数组的初始容量 * 负载因子​

    ​)
  • ​sizeCtl 等于 -1​

    ​,表示数组正在进行初始化
  • ​sizeCtl 小于 0,并且不是 -1​

    ​,表示数组正在扩容,表示此时有n个线程正在共同完成数组的扩容操作

jdk1.8 添加安全

源码分析

添加元素 put/putVal方法

public V put(K key, V value) {
    return putVal(key, value, false);
}      
final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
    // 如果有空值或者空键,直接抛异常
    if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
    // 基于key计算出hash值,并进行一定的扰动算法
        // 这个值一定是一个正数,方便后面添加元素判断该节点的类型
    int hash = spread(key.hashCode());
    // 记录某个桶上元素的个数,如果超过8个,会转成红黑树
    int binCount = 0;
    for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
        Node<K,V> f; int n, i, fh;

        // 如果数组还未初始化,先对数组进行初始化
        if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
            tab = initTable();

            // 如果hash计算得到的桶位置没有元素,利用cas将元素进行添加
                // (n - 1) & hash):计算数组角标
        else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
            // cas+自旋(和外侧的for构成自旋循环),保证元素添加安全
                        // cas判断桶位置是否有元素,没有元素就执行添加操作;如果有元素,则放弃添加返回false
            if (casTabAt(tab, i, null,
                         new Node<K,V>(hash, key, value, null)))
                break;
        }

        // 如果hash计算得到的桶位置元素的hash值为MOVED,证明正在扩容,那么协助扩容
        else if ((fh = f.hash) == MOVED)
            tab = helpTransfer(tab, f);

                // hash计算的桶位置元素不为空,且当前没有处于扩容操作,进行元素添加
        else {
            V oldVal = null;
            // 对当前桶进行加锁,保证线程安全,执行元素添加操作
            synchronized (f) {
                                // 再次判断的作用是为了防止其他线程把该链表变成一棵树,这个桶节点的位置就会发生改变
                if (tabAt(tab, i) == f) {
                    // 普通链表节点
                    if (fh >= 0) {
                        binCount = 1;
                                                // 循环遍历链表
                        for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {
                            K ek;
                                                        // 如果链表节点和要添加的节点的key和hash值都相同
                                                        // 说明是同一节点,把新值覆盖旧值
                            if (e.hash == hash &&
                                ((ek = e.key) == key ||
                                 (ek != null && key.equals(ek)))) {
                                oldVal = e.val;
                                if (!onlyIfAbsent)
                                    e.val = value;
                                                                // 退出遍历
                                break;
                            }
                                                        // 如果和链表节点都不相同,则插入到链表节点的尾部(尾插法)
                            Node<K,V> pred = e;
                            if ((e = e.next) == null) {
                                pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
                                                          value, null);
                                break;
                            }
                        }
                    }

                                        // fh < 0,说明是一个树结构
                    // 树节点,将元素添加到红黑树中
                    else if (f instanceof TreeBin) {
                        Node<K,V> p;
                        binCount = 2;
                        if ((p = ((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash, key,
                                                       value)) != null) {
                            oldVal = p.val;
                            if (!onlyIfAbsent)
                                p.val = value;
                        }
                    }
                }
            }

            if (binCount != 0) {
                // 如果链表长度 >= 8 并且 数组的长度 >= 64,将链表转成红黑树
                if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
                    treeifyBin(tab, i);
                // 如果是重复键,直接将旧值返回
                if (oldVal != null)
                    return oldVal;
                break;
            }
        }
    }
    // 添加的是新元素,维护集合长度,并判断是否需要进行扩容操作
    addCount(1L, binCount);
    return null;
}      

通过以上源码,我们可以看到,当需要添加元素时,会针对当前元素所对应的桶位进行加锁操作,这样一方面保证元素添加时,多线程的安全,同时对某个桶位加锁不会影响其他桶位的操作,进一步提升多线程的并发效率

put加锁图解

JDK1.8 ConcurrentHashMap 源码分析

数组初始化,initTable方法

private final Node<K,V>[] initTable() {
    Node<K,V>[] tab; int sc;
    // cas+自旋,保证线程安全,对数组进行初始化操作
    while ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
        // 如果sizeCtl的值(-1)小于0,说明此时有其他线程正在进行初始化
        if ((sc = sizeCtl) < 0)
            Thread.yield(); // 当前线程让出cpu使用权
        // cas修改sizeCtl的值为-1,如果修改成功,进行数组初始化;如果失败,则继续自旋
        else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, -1)) {
            try {
                if ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
                    // sizeCtl为0,取默认长度16,否则取sizeCtl的值
                    int n = (sc > 0) ? sc : DEFAULT_CAPACITY;
                    @SuppressWarnings("unchecked")
                    // 基于初始长度,构建数组对象
                    Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n];
                                        // 赋值给成员变量table
                    table = tab = nt;
                    // 计算扩容阈值,并赋值给sc
                    sc = n - (n >>> 2); // 等价于 (n - 1/4 * n) == (0.75 * n)
                }
            } finally {
                // 将扩容阈值,赋值给sizeCtl
                sizeCtl = sc;
            }
            break;
        }
    }
    return tab;
}      

jdk1.8 扩容安全

源码分析

扩容 transfer方法

private final void transfer(Node<K,V>[] tab, Node<K,V>[] nextTab) {
    int n = tab.length, stride;
    // 如果是多核cpu,将每个线程划分任务,最小任务量是16个桶位的迁移
    if ((stride = (NCPU > 1) ? (n >>> 3) / NCPU : n) < MIN_TRANSFER_STRIDE)
                // stride = 16
        stride = MIN_TRANSFER_STRIDE;
    // 如果是扩容线程,此时新数组为null
    if (nextTab == null) {
        try {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            // 两倍扩容创建新数组
            Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n << 1];
            nextTab = nt;
        } catch (Throwable ex) {
            sizeCtl = Integer.MAX_VALUE;
            return;
        }
        nextTable = nextTab;
                // transferIndex:当前数组长度
        // 记录线程开始迁移的桶位,从后往前迁移(对应下面的图解)
        transferIndex = n;
    }
    // 记录新数组的末尾
    int nextn = nextTab.length;
    // 已经迁移的桶位,会用这个节点占位( 这个节点的hash值为-1(MOVED) )
    ForwardingNode<K,V> fwd = new ForwardingNode<K,V>(nextTab);
    boolean advance = true;
    boolean finishing = false;
    for (int i = 0, bound = 0;;) {
        Node<K,V> f; int fh;
        while (advance) {
            int nextIndex, nextBound;

            // i记录当前正在迁移桶位的索引值
            // bound记录下一次任务迁移的开始桶位
            // --i >= bound 成立表示当前线程分配的迁移任务还没有完成
            if (--i >= bound || finishing)
                advance = false;
            // 没有元素需要迁移 --> 后续会去将扩容线程数减1,并判断扩容是否完成
            else if ((nextIndex = transferIndex) <= 0) {
                i = -1;
                advance = false;
            }
            // 计算下一次任务迁移的开始桶位,并将这个值赋值给transferIndex
            else if (U.compareAndSwapInt
                     (this, TRANSFERINDEX, nextIndex,
                      nextBound = (nextIndex > stride ?
                                   nextIndex - stride : 0))) {
                bound = nextBound;
                i = nextIndex - 1;
                advance = false;
            }
        }
        // 如果没有更多的需要迁移的桶位,就进入该if
        if (i < 0 || i >= n || i + n >= nextn) {
            int sc;
            // 扩容结束后,保存新数组,并重新计算扩容阈值,赋值给sizeCtl
            if (finishing) {
                nextTable = null;
                table = nextTab;
                                // (n << 1) - (n >>> 1) = 2 * n - 1/2 * n = 3/2 * n = 1.5 * n = 0.75 * 2n
                sizeCtl = (n << 1) - (n >>> 1);
                return;
            }
                      // 扩容任务线程数减1
            if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc = sizeCtl, sc - 1)) {
                // 判断当前所有扩容任务线程是否都执行完成
                                // 注意:
                                // (sc - 2) != resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT  <=>  sc! << RESIZE_STAMP_SHIFT + 2
                                // 而 (sc << RESIZE_STAMP_SHIFT + 2) 代表有一个线程在扩容
                if ((sc - 2) != resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT)
                    return;
                // 所有扩容线程都执行完,标识结束
                finishing = advance = true;
                i = n;
            }
        }

        // 当前迁移的桶位没有元素,直接在该位置添加一个fwd节点
        else if ((f = tabAt(tab, i)) == null)
            advance = casTabAt(tab, i, null, fwd);

        // 当前节点已经被迁移
        else if ((fh = f.hash) == MOVED)
            advance = true;

                // 当前节点需要迁移,加锁迁移,保证多线程安全
        else {
            // 此处迁移逻辑和jdk7的ConcurrentHashMap相同,不再赘述
            synchronized (f) {
                if (tabAt(tab, i) == f) {
                    Node<K,V> ln, hn;
                    if (fh >= 0) {
                        int runBit = fh & n;
                        Node<K,V> lastRun = f;
                        for (Node<K,V> p = f.next; p != null; p = p.next) {
                            int b = p.hash & n;
                            if (b != runBit) {
                                runBit = b;
                                lastRun = p;
                            }
                        }
                        if (runBit == 0) {
                            ln = lastRun;
                            hn = null;
                        }
                        else {
                            hn = lastRun;
                            ln = null;
                        }
                        for (Node<K,V> p = f; p != lastRun; p = p.next) {
                            int ph = p.hash; K pk = p.key; V pv = p.val;
                            if ((ph & n) == 0)
                                ln = new Node<K,V>(ph, pk, pv, ln);
                            else
                                hn = new Node<K,V>(ph, pk, pv, hn);
                        }
                        setTabAt(nextTab, i, ln);
                        setTabAt(nextTab, i + n, hn);
                        setTabAt(tab, i, fwd);
                        advance = true;
                    }
                    else if (f instanceof TreeBin) {
                        TreeBin<K,V> t = (TreeBin<K,V>)f;
                        TreeNode<K,V> lo = null, loTail = null;
                        TreeNode<K,V> hi = null, hiTail = null;
                        int lc = 0, hc = 0;
                        for (Node<K,V> e = t.first; e != null; e = e.next) {
                            int h = e.hash;
                            TreeNode<K,V> p = new TreeNode<K,V>
                                (h, e.key, e.val, null, null);
                            if ((h & n) == 0) {
                                if ((p.prev = loTail) == null)
                                    lo = p;
                                else
                                    loTail.next = p;
                                loTail = p;
                                ++lc;
                            }
                            else {
                                if ((p.prev = hiTail) == null)
                                    hi = p;
                                else
                                    hiTail.next = p;
                                hiTail = p;
                                ++hc;
                            }
                        }
                        ln = (lc <= UNTREEIFY_THRESHOLD) ? untreeify(lo) :
                            (hc != 0) ? new TreeBin<K,V>(lo) : t;
                        hn = (hc <= UNTREEIFY_THRESHOLD) ? untreeify(hi) :
                            (lc != 0) ? new TreeBin<K,V>(hi) : t;
                        setTabAt(nextTab, i, ln);
                        setTabAt(nextTab, i + n, hn);
                        setTabAt(tab, i, fwd);
                        advance = true;
                    }
                }
            }
        }
    }
}      

jdk1.8 多线程扩容效率改进

多线程协助扩容的操作会在两个地方被触发:
  • 当添加元素时,发现添加的元素对用的桶位为fwd节点,就会先去协助扩容,然后再添加元素
  • 当添加完元素后,判断当前元素个数达到了扩容阈值,此时发现sizeCtl的值小于0,并且新数组不为空,这个时候,会去协助扩容

源码分析

元素未添加,先协助扩容,扩容完后再添加元素

final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
    if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
    int hash = spread(key.hashCode());
    int binCount = 0;
    for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
        Node<K,V> f; int n, i, fh;
        if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
            tab = initTable();
        else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
            if (casTabAt(tab, i, null,
                         new Node<K,V>(hash, key, value, null)))
                break;                   
        }
        // 发现此处为fwd节点,协助扩容,扩容结束后,再循环回来添加元素
        else if ((fh = f.hash) == MOVED)
            tab = helpTransfer(tab, f);
        
        // 省略代码      
final Node<K,V>[] helpTransfer(Node<K,V>[] tab, Node<K,V> f) {
    Node<K,V>[] nextTab; int sc;
    if (tab != null && (f instanceof ForwardingNode) &&
        (nextTab = ((ForwardingNode<K,V>)f).nextTable) != null) {
        int rs = resizeStamp(tab.length);
        while (nextTab == nextTable && table == tab &&
               (sc = sizeCtl) < 0) {
            if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||
                sc == rs + MAX_RESIZERS || transferIndex <= 0)
                break;
            if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1)) {
                // 扩容,传递一个不是null的nextTab
                transfer(tab, nextTab);
                break;
            }
        }
        return nextTab;
    }
    return table;
}      

先添加元素,再协助扩容

private final void addCount(long x, int check) {
    // 省略代码
    
    if (check >= 0) {
        Node<K,V>[] tab, nt; int n, sc;
        // 元素个数达到扩容阈值
        while (s >= (long)(sc = sizeCtl) && (tab = table) != null &&
               (n = tab.length) < MAXIMUM_CAPACITY) {
            int rs = resizeStamp(n);
            // sizeCtl小于0,说明正在执行扩容,那么协助扩容
            if (sc < 0) {
                if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||
                    sc == rs + MAX_RESIZERS || (nt = nextTable) == null ||
                    transferIndex <= 0)
                    break;
                                // 扩容线程加1,成功后,进行协助扩容操作
                if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1))
                                        // 协助扩容,newTable不为null
                    transfer(tab, nt);
            }

                        // 没有其他线程在进行扩容,达到扩容阈值后,给sizeCtl赋了一个很大的负数
            // rs << RESIZE_STAMP_SHIFT:是一个很大的负数
                        // (rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2)):代表此时有一个线程在扩容
            else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc,
                                         (rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2))
                                // 扩容,newTable为null
                transfer(tab, null);
            s = sumCount();
        }
    }
}      
注意:扩容的代码都在transfer方法中,这里不再赘述

图解

JDK1.8 ConcurrentHashMap 源码分析

集合长度的累计方式 (重点)

源码分析

addCount方法

  • CounterCell 数组不为空,优先利用数组中的CounterCell 记录数量
  • 如果数组为空,尝试对baseCount进行累加,失败后,会执行fullAddCount逻辑
  • 如果是添加元素操作,会继续判断是否需要扩容
private final void addCount(long x, int check) {
        // ---------------------- 维护集合长度 ------------------------------
    CounterCell[] as; long b, s;
    // 当CounterCell数组不为空,则优先利用数组中的CounterCell记录数量
    // 或者当baseCount的累加操作失败,会利用数组中的CounterCell记录数量
    if ((as = counterCells) != null ||
                // cas判断主存中的baseCount是否和当前的baseCount的值一致,如果一致则baseCount加上x
        !U.compareAndSwapLong(this, BASECOUNT, b = baseCount, s = b + x)) {
        CounterCell a; long v; int m;
        // 标识是否有多线程竞争
        boolean uncontended = true;
        // 当as数组为空
        // 或者当as长度为0
        // 或者当前线程对应的as数组桶位的元素为空
        // 或者当前线程对应的as数组桶位不为空,但是累加失败
        if (as == null || (m = as.length - 1) < 0 ||
            (a = as[ThreadLocalRandom.getProbe() & m]) == null ||
            !(uncontended =
              U.compareAndSwapLong(a, CELLVALUE, v = a.value, v + x))) {
            // 以上任何一种情况成立,都会进入该方法,传入的uncontended是false
            fullAddCount(x, uncontended);
            return;
        }
        if (check <= 1)
            return;
        // 计算元素个数
        s = sumCount();
    }
        // --------------------------------------------------------------
        
        // --------------------- 判断是否需要扩容 --------------------------
    if (check >= 0) {
        Node<K,V>[] tab, nt; int n, sc;
        // 当元素个数达到扩容阈值
        // 并且数组不为空
        // 并且数组长度小于限定的最大值
        // 满足以上所有条件,执行扩容
        while (s >= (long)(sc = sizeCtl) && (tab = table) != null &&
               (n = tab.length) < MAXIMUM_CAPACITY) {
            // 这是一个很大的正数
            int rs = resizeStamp(n);
            // sc小于0,说明有线程正在扩容,那么会协助扩容
            if (sc < 0) {
                // 扩容结束或者扩容线程数达到最大值或者扩容后的数组为null或者没有更多的桶位需要转移,结束操作
                if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||
                    sc == rs + MAX_RESIZERS || (nt = nextTable) == null ||
                    transferIndex <= 0)
                    break;
                // 扩容线程加1,成功后,进行协助扩容操作
                if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1))
                    // 协助扩容,newTable不为null
                    transfer(tab, nt);
            }

            // 没有其他线程在进行扩容,达到扩容阈值后,给sizeCtl赋了一个很大的负数
            // rs << RESIZE_STAMP_SHIFT:是一个很大的负数
                        // (rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2)):代表此时有一个线程在扩容
            else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc,
                                         (rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2))
                // 扩容,newTable为null
                transfer(tab, null);
            s = sumCount();
        }
    }
        // ------------------------------------------------------------     

}      

fullAddCount方法

  • 当CounterCell数组不为空,优先对CounterCell数组中的CounterCell的value累加
  • 当CounterCell数组为空,会去创建CounterCell数组,默认长度为2,并对数组中的CounterCell的value累加
  • 当数组为空,并且此时有别的线程正在创建数组,那么尝试对baseCount做累加,成功即返回,否则自旋
private final void fullAddCount(long x, boolean wasUncontended) {
    int h;
    // 获取当前线程的hash值
    if ((h = ThreadLocalRandom.getProbe()) == 0) {
        ThreadLocalRandom.localInit();
        h = ThreadLocalRandom.getProbe();
        wasUncontended = true;
    }
    // 标识是否有冲突,如果最后一个桶不是null,那么为true
    boolean collide = false;
    for (;;) {
        CounterCell[] as; CounterCell a; int n; long v;
        // 数组不为空,优先对数组中CouterCell的value累加
        if ((as = counterCells) != null && (n = as.length) > 0) {
            // 当前线程对应的桶位为null
            if ((a = as[(n - 1) & h]) == null) {
                if (cellsBusy == 0) {
                    // 创建CounterCell对象,并把x赋值给CounterCell对象的value属性
                    CounterCell r = new CounterCell(x);
                    // 利用cas修改cellBusy状态为1,成功则将刚才创建的CounterCell对象放入数组中
                    if (cellsBusy == 0 &&
                        U.compareAndSwapInt(this, CELLSBUSY, 0, 1)) {
                        boolean created = false;
                        try {
                            CounterCell[] rs; int m, j;
                              // rs数组不为空 且 数组长度大于0
                            if ((rs = counterCells) != null &&
                                (m = rs.length) > 0 &&
                                                                // 并且当前线程对应的桶位为空
                                rs[j = (m - 1) & h] == null) {
                                                                // 将CounterCell对象放入数组
                                rs[j] = r;
                                // true 表示放入成功
                                created = true;
                            }
                        } finally {
                                                        // 最后将cellsBusy设置为0表示不忙碌
                            cellsBusy = 0;
                        }
                        if (created) // 成功退出循环
                            break;
                        // 桶位已经被别的线程放置了CounterCell对象,继续循环
                        continue;
                    }
                }
                collide = false;
            }

            // 桶位不为空,重新计算线程hash值,然后继续循环
            else if (!wasUncontended)
                wasUncontended = true;

            // 重新计算了hash值后,对应的桶位依然不为空,则对该桶位的CounterCell对象的value属性进行累加
            // 成功则结束循环
            // 失败则继续下面判断
            else if (U.compareAndSwapLong(a, CELLVALUE, v = a.value, v + x))
                break;

            // 数组被别的线程改变了,或者数组长度超过了可用cpu大小,重新计算线程hash值,否则继续下一个判断
            else if (counterCells != as || n >= NCPU)
                collide = false;

            // 当没有冲突时,修改为有冲突,并重新计算线程hash,继续循环
            else if (!collide)
                collide = true;

            // 如果CounterCell的数组长度没有超过cpu核数,对数组进行两倍扩容
            // 并继续循环
            else if (cellsBusy == 0 &&
                                         // cas判断 如果cellsBusy等于0,就将cellsBusy改为1
                     U.compareAndSwapInt(this, CELLSBUSY, 0, 1)) {
                try {
                    if (counterCells == as) {
                                                // n默认是0,n << 1相当于扩容2倍,所以rs数组的初始容量是2
                        CounterCell[] rs = new CounterCell[n << 1];
                        for (int i = 0; i < n; ++i)
                                                      // 旧数组拷贝到新数组
                            rs[i] = as[i];
                        counterCells = rs;
                    }
                } finally {
                    cellsBusy = 0;
                }
                collide = false;
                continue;
            }
                        // 重新计算当前线程的hash值
            h = ThreadLocalRandom.advanceProbe(h);
        }
        // CounterCell数组为空,并且没有线程在创建数组,修改标记,并创建数组
        else if (cellsBusy == 0 && counterCells == as &&
                 U.compareAndSwapInt(this, CELLSBUSY, 0, 1)) {
            boolean init = false;
            try {
                if (counterCells == as) {
                    CounterCell[] rs = new CounterCell[2];
                    rs[h & 1] = new CounterCell(x);
                    counterCells = rs;
                    init = true;
                }
            } finally {
                cellsBusy = 0;
            }
            if (init)
                break;
        }
        // 数组为空,并且有别的线程在创建数组,那么尝试对baseCount做累加,成功就退出循环,失败就继续循环
        else if (U.compareAndSwapLong(this, BASECOUNT, v = baseCount, v + x))
            break;
    }
}      

图解

jdk1.8 集合长度获取 (重点)

源码分析

size方法

public int size() {
    long n = sumCount();
    return ((n < 0L) ? 0 :
            (n > (long)Integer.MAX_VALUE) ? Integer.MAX_VALUE :
            (int)n);
}      

sumCount方法

final long sumCount() {
    CounterCell[] as = counterCells; CounterCell a;
    //获取baseCount的值
    long sum = baseCount;
    if (as != null) {
        //遍历CounterCell数组,累加每一个CounterCell对象的value值
        for (int i = 0; i < as.length; ++i) {
            if ((a = as[i]) != null)
                sum += a.value;
        }
    }
    return sum;
}      

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